混凝土高层建筑结构设计浅析

杨其航

摘 要：高层建筑在人们的生活中较为常见，高层建筑的出现及使用有效地缓和了城市居民的住房问题，通过科学的设计及施工，高层建筑的各项性能可以很好地满足用户的需求，同时在智能化设施的支持下，人们的生活水平可得到较好的提升。对于高层混凝土建筑而言，结构抗震设计的科学性影响较大，同时，如何保护高层建筑在地质灾害中不被破坏需要设计者予以重视。简单分析地质灾害下高层混凝土建筑结构的破坏表现和高层混凝土建筑抗震设计中的常见问题，重点围绕高层混凝土建筑抗震结构设计的优化展开详细论述。

关键词：混凝土；高层建筑；结构设计

1 引言

加强对高层建筑结构的抗震性设计，是现代化社会发展背景下建筑行业的发展趋势，也是在当前形势下的建筑结构设计要进行的一项建筑设计，只有在建筑的设计过程中，对建筑进行抗震性分析和研究，才能保障建筑的安全。

2 混凝土材料及混凝土结构的主要优点分析

建筑工程所述的混凝土即由砂、石、水泥等材料按一定配比混合而成的复合型材料的统称，即我们通常所说的商品砼，该材料主要应用于工程建设中的土建施工和机电设备安装等领域。混凝土的主要原材料是砂、石，将其与水按一定的配比混合即可得到水泥质混凝土材料，再与水泥等水硬性材料混合即可成为高强度的混凝土结构材料[1]。相比混凝土材料，混凝土结构材料还包含了水泥、化学添加剂及其他矿物质材料，项目施工时结合钢筋工序可获得强度较高的混凝土结构件。混凝土结构具有诸多的优点：其一，混凝土结构的生产制作相对较为简单，技术要求相对不高，水泥、砂、石等原料价低易得；其二，混凝土结构具有良好的抗压强度和抗震性能，能够抵御一定的自然灾害破坏，使用年限较长；其三，混凝土材料为热的不良导体，因此混凝土结构具有良好的耐火性；其四，混凝土材料在一般环境下不会被腐蚀，因此混凝土结构具有较高的耐腐蚀性能。鉴于上述优点，混凝土结构在土木工程建筑施工领域的应用越来越普遍。

3 影响高层混凝土建筑设计中的常见问题

3.1 楼高设计不合理

根据这个项目施工，可以表明，如果建筑物的楼层相对来说比较高，那么其施工的难度也会增加，楼层比较低，施工难度就会比较小。我国针对高层混凝土建筑的各项技术均制定了相应的标准，差异化结构形态下的高度要求各异，但是缺乏系统性设计要求的引导，部分设计人员并未参照相应的标准设计，降低了建筑自身的抗震性能。

3.2 地段选择及处理不当

高层混凝土建筑对地基的要求较高，同时作为高层建筑的重要安全保障——地段的选取及地基处理关系到建筑综合性能的实现，选取不当必然会影响到后续建设工作的有效性。在城市建设全面推进的今天，很多建筑开发企业更多的是考虑经济效益，忽视了对建筑用地的分析与评估，一些不适宜建设高层建筑的地基投入使用[2]。城市经济的过快发展，使得城市周边的地块开发频率加大，尤其是对于一些不良地基、地势起伏较大、靠河流较近的地块利用率明显提升，这些地基如若处理不全面必然会影响到建筑整体的抗震性、安全性。

4 高层混凝土建筑抗震结构设计的优化

4.1 地基设计

（1）沉降缝设计。在建筑使用的过程中，沉降是常见的现象，过度的不均匀沉降会给建筑带来严重的危害，降低建筑的安全性能，对于高层建筑来说，应在建筑高度差较大或转折部位以及地基土的压缩性差异较大的部位设置沉降缝。通过设置沉降缝的方式可以把建筑物分割成若干相对独立的结构，使沉降的过程保持独立，避免各结构单元相互影响，能够降低不均匀沉降对建筑物的不良影响。

（2）地基基础设计。高层建筑的地基要承受巨大的压力，如果基础底面承受的压力设计值与地基承载力设计值相当，或者不超出5%时，应适当提高上部结构的刚度，在框架结构上增设拉梁，增加梁柱的截面面积，并增加框架梁的配筋，提高基础的抗不均匀沉降能力；如果超出了预估沉降值的限度，应增大基础底面积，并对地基进行适当的加固处理，通过这些方式提高高层建筑的荷载能力。针对不同的地质情况、建筑结构类型、地基承载能力应选择不同的处理方式。一些高层建筑的剪力墙结构可以采用水泥粉煤灰碎石桩的形式，这种桩是利用石屑、粉煤灰、碎石等与水泥掺和，加水搅拌，并使用相应的机械制成的低强度桩[3]。

4.2 建筑的抗震加固设计

建筑的抗震加固设计可以从以下2个方面进行：（1）在高层建筑结构的设计过程中，要选用螺旋复合捆绑式钢筋混凝土施工技术，这样能够保障钢筋和混凝土在复合施工技术的应用下，发挥出其抗震的安全特性；（2）在建筑的抗震加固设计中，选用分体柱，利用分体柱进行专门的建筑抗震弯曲性设计。之所以在建筑抗震加固设计中选用分体柱设计，是保障在分体柱的设计过程中，将建筑的链接健在分隔板和摩擦阻尼的应用下，起到抗震防止形变的目的。

4.3 建筑施工材料的选取与应用

施工材料是整个建筑楼体的基础保障，想要建立一个高质量的高层混凝土建筑需要材料的支持。（1）为了保证建筑物的抗震性能，建筑施工单位要先对建设项目需要材料进行记录，避免多买少买的现象。（2）在购买相应的施工材料时，需要考虑好施工材料的使用特性，对材料的规格、重量、大小等进行分析，选用质量过关的材料。如在选取钢筋材料时，要对钢筋的重量进行测量，推测其承重能力，对钢筋的表面也要进行观察，对于一些表面出现裂痕的钢筋要排查出来，挑选合格的材料。（3）要挑选一些抗震性能比较强的施工材料，对这些材料进行抗震能力的计算，利用数学公式等算出施工材料的承重能力。对于材料的使用也要进行科学合理的施工，注意好每种施工材料的要点，避免材料的浪费，让每一种施工材料可以发挥出其最大的效用。比如，在混凝土搅拌时要对混凝土的配合比量进行计算，在投入时，须严格控制好比例，按照比例进行搅拌。（4）建筑施工人员要按照国家规定的相关的施工办法进行施工，减少资源能源的耗费，降低施工单位的建设成本。

4.4 合理应用高强砼和高强钢筋

在建筑施工过程中，用钢量对建筑工程的造价有重要的影响。为了降低用钢量，并保证建筑的质量，应使用高强度的钢筋[4]。如果高层建筑的地基比较软弱，高强砼和高强度钢筋的使用能够有效的减轻地基的荷载，并在一定程度上降低施工的难度，减少建设成本。对于建筑来说，地震的破坏程度与自身的重量成正比，自重越大，受破坏的程度就越大，因此，在建设的过程中，应减轻建筑物的自重，使用高强钢筋以及高强砼能够减少用钢量，从而减轻建筑的自重，降低地震带来的破坏。

5 结束语

高层建筑是新时期建筑事业的一大突破，在土地资源愈发紧张的今天优化高层混凝土建筑的抗震性有利于资源能源的有效利用、有利于“百年大计、质量第一”的贯彻落实、有利于社会的和谐稳定。为了节省城市建设用地，提高城市立体化程度，高层建筑成为城市中常见的建筑形式，这种建筑形式能够缓解城市人口密集造成的土地资源紧张的问题。在建设过程中，不仅要考虑土地利用效率，更要保证建筑的结构稳定和安全性，这需要通过优化建筑结构的混凝土施工设计来实现。

参考文献：

[1] 郭美灵.高层混凝土建筑抗震结构设计分析[J].建材与装饰，2018（29）：126.

[2] 黄希川，杨雷.高层建筑混凝土结构的稳定设计[J].住宅与房地产，2018（9）：95.

[3] 钟振灵.钢筋混凝土高层结构设计常见问题及对策[J].居舍，2018（8）：198.

[4] 李碧濤.浅谈高层混凝土建筑抗震结构设计[J].建材与装饰，2018（4）：76～77.